姚小云
西安市西大附中浐灞中学 陕西 西安 710000
同分异构体的书写和数目判断是学生学习有机化学的重点和难点，也是高考中选择有机化学基础的极具区分度的一道题。
一、认识同分异构体
同分异构体是分子式相同而结构不同的化合物的互称。常见的同分异构体类型有：①碳链异构②位置异构③官能团异构④顺反异构。中学化学最常考的是前3种同分异构类型。
碳链异构：因为碳原子空间排列不同而引起的同分异构现象。这种异构类型常采用“减碳法”“烷基规律法”等进行处理。其中“减碳法”是其他方法的根基。
位置异构：因为官能团位置不同而引起的同分异构现象。这种异构类型常采用“插入法”“烷基规律法”“等效氢法”“定一移一法”“换元法”等进行处理。
官能团异构：因为官能团不同，导致物质类别发生改变的同分异构现象。这种异构类型常采用“烷基规律法”“等效法”“插入法”等进行处理。
二、同分异构体的书写和数目判断方法
书写原则：C四价原则；有序性原则；（镜面）对称性原则；等效性原则。
1.减碳法
主链：由长到短
由整到散
支链 位置由心到边或由边到心
-CH3不能连在第1个C上；-CH2CH3不能连在第2个C上
主链 少1个C 少2个C 少3个C
支链 ①1个甲基 ①1个乙基 ①1个丙基
②2个甲基 ②1个甲基和1个乙基
③3个甲基
例1：写出C7H16的所有同分异构体(注：例题中均只画出C链结构，同学们自己补H）
解：根据减碳法原则主链由长到短、支链由整到散、位置由边到心。依次书写如下：
所以C7H16的同分异构体有9种。在减碳法书写同分异构体时有序性原则和对称性原则体现的更为重要。
2.烷基规律法
根据“减碳法”我们可以很快书写出以下常见几种烷基的碳链结构及数目。
烷基 -CH3 -C2H5 -C3H7 -C4H9 -C5H11
数目 1种 1种 2种 4种 8种
用烷基规律法可以快速判断出烷烃一取代物的同分异构体数目，一元“醇”“醛”“羧酸”以及“酯”的同分异构体数目。
例2：某有机物分子式为C5H12O,能与金属Na反应产生气体，该有机物的结构有几种？
解：由题意可知该有机物为“醇”，且只有1个-OH，故可以写为C5H11-OH,由烷基规律法可知该有机物有8种。
例3：分子式为C5H10O的醛有几种结构？分子式为C6H12O2的酸有几种结构？
解：由题意可知C5H10O该有机物为“醛”，且只有1个-CHO, 故可以写为C4H9-CHO,由烷基规律法可知该有机物有4种；
由题意可知C6H12O2该有机物为“酸”，且只有1个-COOH，故可以写为C5H11-COOH,由烷基规律法可知该有机物有8种。同理我们可以快速判断出C2H5Cl、C3H7Cl、C4H9Cl、C5H11Cl的同分异构体数目。
酸 醇 酯
C数 种类 C数 种类 数目
C1 1 C5 8 8
C2 1 C4 4 4
C3 1 C3 2 2
C4 2 C2 1 2
C5 4 C1 1 4
例4：某有机物分子式为C6H12O2，可以在酸性、碱性条件下发生水解反应，该有机物的结构有多少种？
解：由题意可知，该有机物为酯，由“酸”和“醇”
发生酯化反应而得。我们把酯中的C数进行分类，
再根据烷基规律法进行判断。由上表分析可知，分子式为C6H12O2的酯共有8+4+2+2+4=2种。
3.等效氢法
“等效氢法”三条原则：①同一碳原子上的氢原子时等效的。如CH4中的4个氢原子等效。②同一碳原子上所连的甲基上的氢是等效的。如新戊烷C(CH3)4中的4个甲基上的12个氢原子等效。
③处于对称位置上的氢原子时等效的。如CH3CH3中的6个氢原子等效；CH3C(CH3)2C(CH3)2CH3上的18个氢原子等效。
当已知某有机物分子式时，要判断该有机物一取代物的同分异构体数目时，用烷基规律法是最快捷准确的选择。当然我们也可以用等效氢法，但是此时需要我们先写出碳链结构，再用法等效氢法,对比一下发现“等效氢”法比较麻烦。如果题目中已经给定了碳链结构，此时我们选择“等效氢法”反倒是最正确的选择。
例5：有机物CH（CH3）3的一氯代物有几种？
解：该题已给定了碳链结构，因为有2种H，所以一氯代物有2种。
3.定一移一法
对于二元取代物同分异构体的书写和判断，我们可以固定一个取代基的位置，再移动另一个取代基的位置上来进行确定。一般我们需要先确定碳链结构，然后再用“定一移一法”进行判断，在书写和判断时要注意“对称性”和“等效性”原则。常见的题型模板为链状有机物和含有苯基的有机物。
例6：满足分子式为C4H8Cl2的有机物有多少种？芳香族化合物的分子式为C9H10O2，能与NaHCO3溶液反应放出CO2气体的结构的种类数目有多少？ C
解：①由题意可知C4H8Cl2为C4H10的二取代物，C4H10有C-C-C-C和 C-C-C 2种碳链结构； 再用“定一移一法”进行书写判断，C4H8Cl2的有机物有9种。
②由题意可知分子式为C9H10O2的有机物中含有苯基和羧基，我们可以按照苯环上取代基由少到多、位置按照邻间对位关系的顺序进行书写判断。结果如下
C-C-COOH C-C-COOH
1个取代基时结构如图： 2个取代基时结构如图
分别调整-COOH和-CH3的位置，依次按邻间对位合计6种结构；3个取代基时，结构如图，根据等效氢法可得合计6种结构。因此符合题目要求的共有14种结构。
5.换元法
当有机化合物中有多元取代时可以用换元法来进行判断。如二氯苯C6H4Cl2有3种同分异构体，用H代替Cl，用Cl 代替 H ，则四氯苯也有3种同分异构体。
同理再如C4H8Cl2有9种同分异构体，C4H2Cl8 也有9种同分异构体。
6.插入法
在掌握了书写烷烃和芳香烃同分异构体的基础上，我们再引入插入法，该法可以解决烯烃、炔烃、醇、酚、醚、醛、酮、酸、酯等多种类别的同分异构体。
第一步:先提出官能团或某部分。烯烃官能团为 ， 炔烃官能团为 醇、醚、酚的共同部分为“-0-”，醛和酮的共同部分为“-C0-”，羧酸和酯的共同部分为“-C00-”
第二步:写出剩余部分的碳链结构，并利用“对称性”原则判断出同分异构体中的等效C-H键和C-C键的个数;
第三步:在不同的位置插入官能团或某部分。
例7.写出分子式为C5H10的烯烃的同分异构体
解：烯烃的官能团为 ,每出现1个 相邻的2个C上各少1个H ，故要插入 ，要求相邻的两个 C原子上有H才可以。C5H12有3种结构，按要求分析可得分子式为C5H10的烯烃共有6种结构。
同理，我们也可以快速找出C5H8的炔烃的结构。在书写时要注意相邻的每个C原子上至少有2个H时才能插入 。
例8.写出分子式为C3H8O的同分异构体；C4H8O的链状同分异构体。
解：①经分析知该有机物可能为“醇”或“醚 ”，提出共同部分 -O- ,剩余部分为C3H8。先写出剩余部分C3H8的结构，再插入-O-。C3H8有2种C-H键和1种C-C键。故有3种同分异构体。
②经分析知该有机物中含有共同部分 -CO-,提出 -CO- ，剩余部分为C3H8.同上，C3H8的结构中有2种C-H键和1种C-C键。故也有3种同分异构体。
利用相同的处理方法，我们也能快速判断出“酸”“酯”等有机物的同分异构体数目。
通过以上的讲练，只要对同分异构体问题的进行正确分析、处理、选择恰当的方法进行应用，我们可以快速准确的书写并判断。